Um motor elétrico eleva um bloco de massa 20 kg verticalmente com velocidade constante de 0,40 m/s. Considere…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um motor elétrico eleva um bloco de massa 20 kg verticalmente com velocidade constante de 0,40 m/s. Considere g = 10 m/s² e despreze atrito. Qual é a potência mecânica fornecida pelo motor, em watts?
- A) A potência é 40 W, pois a massa menor resulta em menor potência.
- B) P = 100 W, considerando aumento de potencia com movimentos constantes.
- C) P = 200 W, pois a massa é 20 kg e a velocidade 2 m/s.
- D) A potência é zero, pois o motor não realiza trabalho com velocidade constante.
- E) P = m·g·v = 20 kg · 10 m/s² · 0,40 m/s = 80 W.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 20 kg, velocidade constante v = 0,40 m/s, g = 10 m/s^2, sem atrito. Como a velocidade é constante, a aceleração é zero.
- Pela Primeira Lei de Newton (equilíbrio), a força que o motor aplica para cima deve equilibrar o peso. Logo F = P_peso = m·g = 20 · 10 = 200 N.
- A potência mecânica de uma força constante que atua na direção do movimento é P = F·v. Assim, P = 200 · 0,40 = 80 W.
- Resolvi a questão sem usar o gabarito e cheguei à alternativa E, que coincide com o gabarito oficial. A alternativa E também mostra a fórmula correta, P = m·g·v.
- Por que as outras estão erradas: A) a potência depende da força e da velocidade, não só da massa, e o valor 40 W não corresponde ao cálculo correto. B) não existe aumento de potência só porque o movimento é constante; o valor 100 W não sai de F·v. C) a velocidade do enunciado é 0,40 m/s, não 2 m/s, e o valor 200 W é apenas a força peso, esquecendo a velocidade. D) velocidade constante não significa ausência de força: o motor precisa sustentar o peso do bloco, então realiza trabalho e fornece potência não nula.
💡 Dica: Calcule a potência usando a fórmula P = F * v.
Alternativa por alternativa
Acredita que a potência depende apenas da massa, de modo que uma massa menor daria menor potência. Ignora a força necessária para sustentar o peso e a velocidade do movimento.
Supõe que a potência aumenta só por causa do movimento constante, sem relacionar a potência ao produto força·velocidade. O valor 100 W não resulta de nenhum cálculo com os dados.
Por que engana: Confundir a relação entre massa, velocidade e potência, levando a um cálculo incorreto da potência mecânica.
Lê a velocidade como 2 m/s, em vez de 0,40 m/s, e/ou calcula apenas a força peso (200 N), esquecendo de multiplicar pela velocidade. Isso indica erro de leitura dos dados e erro no método.
Intui que, se nada está acelerando ou mudando, o motor não precisa fazer esforço nem realizar trabalho. Não percebe que o motor deve continuar sustentando o peso do bloco contra a gravidade.
Para movimento vertical constante a força requerida é o peso F = m·g; potência mecânica é P = F·v, logo P = m·g·v = 20·10·0,40 = 80 W.
Raio-X da questão
potência mecânica
avaliacao
cálculo de potência mecânica · forças e movimento
Revisar a fórmula da potência e suas aplicações em sistemas mecânicos.
Confundir a relação entre massa, velocidade e potência, levando a um cálculo incorreto da potência mecânica.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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